KR100676337B1 - 세라믹 그린 시트를 제조하는 방법 및 세라믹 그린 시트를사용하여 전자 부품을 제조하는 방법 - Google Patents

세라믹 그린 시트를 제조하는 방법 및 세라믹 그린 시트를사용하여 전자 부품을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는데 사용되는 소위 세라믹 그린 시트에 관한 것이다. 본 발명은 그 형상의 정밀도, 그 형성 위치의 정밀도 및 그 두께의 균일성을 유지하면서, 오목부와 볼록부가 구비된 복잡한 형상을 갖는 절연층 또는 유사한 층의 형성에 관한 것이다. 본 발명에 따른 공정에서, 양호한 전기 특성을 갖는 파우더를 포함한 감광 재료로 제조된 층이 광투과성 기부 부재 상에 형성된다. 제1 패턴을 갖는 자외선 광과 같은 광이 기부 부재의 배면측으로부터 감광 재료로 조사되고 제2 패턴을 갖는 자외선 광과 같은 광이 기부 부재의 배면측으로부터 감광 재료로 조사되어, 감광 재료가 노광된다. 그 후에, 노광 후의 감광층이 현상된다.
세라믹 그린 시트, 광차단층, 전자 부품, 파우더, 마스크

Description

세라믹 그린 시트를 제조하는 방법 및 세라믹 그린 시트를 사용하여 전자 부품을 제조하는 방법{METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC GREEN SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRONIC PART USING THAT CERAMIC GREEN SHEET}
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세라믹 그린 시트 제조 공정을 도시하는 개략도.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 그린 시트 제조 공정을 도시하는 개략도.
도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 세라믹 그린 시트 제조 공정을 도시하는 개략도.
도4는 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 세라믹 그린 시트를 사용하여 다중층 세라믹 커패시터를 실제로 제조하는 공정을 도시하는 개략도.
도5는 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 세라믹 그린 시트를 사용하여 다중층 세라믹 커패시터를 실제로 제조하는 공정의 일부를 도시하는 개략도.
도6은 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 세라믹 그린 시트를 사용하여 다중층 세라믹 인덕터를 실제로 제조하는 공정을 도시하는 개략도.
도7은 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 세라믹 그린 시트를 사용하여 더욱 복잡한 구조를 갖는 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는 공정을 도시하는 개략 도.
도8은 사전에 광차단층이 형성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트 제조 공정을 도시하는 개략도.
도9는 사전에 광차단층이 형성된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세라믹 그린 시트 제조 공정을 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 기부 부재
3 : 감광층
4 : 절연층
4a : 오목부
4b : 관통 구멍
5 : 광차단층
7 : 마스크
10 : 전극 재료
10a : 내부 전극
18 : 세라믹 그린 시트
본 발명은 전자 부품을 제조하는 방법에 관한 것이며, 특히 소위 다중층 세 라믹 전자 부품으로 예시되는 세라믹 층을 적층하여 형성된 전자 부품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전술된 방법에 사용되는 소위 세라믹 그린 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에서 언급되는 다중층 세라믹 전자 부품의 예시는 다중층 세라믹 커패시터, 다중층 세라믹 인덕터, 내부에 형성된 커패시터 및 인덕터를 포함하는 LC 복합부, 또는 EMC 관련부 등을 포함한다.
최근, 핸드폰으로 대표되는 전자 기기의 소형화 및 빠른 대중화와 함께 이러한 기기들에 사용된 전자 부품의 장착 밀도의 증가와 기능의 개선이 요구된다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서, 수동 요소로 사용되는 다중층 세라믹 전자 부품에 대해 특히 소형화, 두께의 감소, 층 개수의 증가 및 각 층의 균일화가 요구된다. 또한, 이러한 요구를 충족시킬 수 있는 제조 방법의 개선도 요구된다.
예컨대, 일본 특허출원공개 제2001-110662호 및 일본 특허출원공개 제2001-85264호에 개시된 소위 금속-세라믹 복합 베이킹(baking)은 전술된 요구 사항을 충족시킬 수 있는 내부에 형성된 전극을 갖는 다중층 세라믹 충전기로 예시된 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는 데 사용되는 종래의 제조 방법이다. 본 명세서에서, 금속-세라믹 복합 베이킹 기술이 간단히 설명될 것이다. 이러한 기술에서, 복수의 전극은 동시에 금속 파우더와 유기 결합재로 구성된 전기 전도성 페이스트로 사용되는 소위 세라믹 그린 시트 상에 형성된다.
그 후에, 복수의 간단한 세라믹 그린 시트 및 전극이 형성된 등의 세라믹 그린 시트들은 세라믹 다중층 부재를 형성하도록 적층된다. 이러한 적층이 완료되면, 전극은 다중층 세라믹 전극부의 내부 전극을 구성할 것이다. 또한, 세라믹 다 중층 부재는 그 두께 방향으로 가압되어 그린 시트들이 서로 인접하여 접촉하게된다. 인접하여 접촉된 다중층 부재는 소정의 크기로 절단되어, 베이킹되도록 분리된다. 베이킹된 부재의 외표면 상에 외부 전극이 적당하게 형성된다. 따라서, 다중층 세라믹 전극부가 형성된다.
최근, 초소형화 및 전술된 다중층 세라믹 전극부의 두께 감소가 요구되어, 내부 전극들 사이에 개재된 세라믹 등으로 제조된 유전체 층의 두께를 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 세라믹 다중층 부재를 구성하는 세라믹 그린 시트의 두께를 더욱 감소시키면서 전술된 공정을 수행하여야 한다. 이러한 요구 사항을 고려하여, 현재 사용되는 가장 얇은 세라믹 그린 시트의 두께는 약 2 내지 3 ㎛이다. 또한, 세라믹 그린 시트 상에 인쇄되는 전극의 두께는 약 1.5 내지 2.0 ㎛이다.
세라믹 그린 시트 및 그 표면에 형성된 전극의 두께, 전극의 폭 및 패턴 형상은 대체로 이들이 형성되는 시점에 결정되고, 이들이 형성된 후에 형상을 만드는 공정을 추가하는 것은 현실적으로 불가능하다. 통상, 전극 등은 스크린 인쇄에 의해 형성된다. 스크린 인쇄에서, 형성된 영역 내의 두께 변화는 ±10 내지 20 %이고, 형성될 수 있는 패턴 폭의 한계치는 약 50 ㎛로 고려된다. 일본 특허출원공개공보 제2002-184648호에 개시된 바와 같이, 스크린 인쇄에 의해 생성된 시트의 표면 상에는 매쉬의 압흔과 같은 굴곡이 있다. 이러한 관점에서, 신규한 생산 방법은 두께의 균일성 및 표면의 평탄성이 개선된 시트를 생산하도록 고려되어야 한다.
하나의 해결 방안으로서, 소정의 두께를 갖는 시트 또는 층이 감광성 세라믹 슬러리 또는 감광성 전극 페이스트에 의해 형성되어, 폭 및 형상 등이 매우 정밀한 전극 등을 생산하도록 노광 및 현상 처리된다. 이러한 공정은 인쇄 공정과 비교하여, 패턴 폭을 더욱 얇게 제조할 수 있고, 패턴 형성의 위치 정확도를 강화시킬 수 있다. 그러나, 노광될 층이 인쇄 공정에 의해 형성된 경우에는 전술된 층 표면의 굴곡이 생길 것이고, 이러한 굴곡은 통상의 노광 및 현상 공정을 적용하더라도 변하지 않고 잔류할 것이다.
시트 또는 층이 형성된 후에 시트 또는 층을 가압하는 등의 기계적 공정을 적용하여 굴곡을 감소시킬 수 있다. 그러나, 공정이 길어지기 때문에 이는 바람직하지 않다. 굴곡이 감소하거나 없는 시트 또는 층을 형성하는 다른 방법으로는 코팅기 또는 회전 코팅 공정을 사용하는 방법이 있다. 그러나, 전술한 코팅 공정에 의해 얻어진 층의 표면에는 블레이드 등의 흔적이 남아, 노광 및 현상 공정 후에 여전히 ±3 내지 5 %의 두께 변화가 있다. 따라서, 개선된 특성을 갖는 전극을 제조하기 위해서는 표면 균일성 또는 두께 변화의 감소가 요구된다.
전극층을 형성하기 위해 스크린 인쇄 또는 코팅기를 사용하여 기부 부재 상에 금속 페이스트가 인가된 경우에는 금속 페이스트의 점성 등과 같은 조건에 따라 전극 에지 부분의 침하 또는 에지 부분 직진도의 저하가 일어날 수 있다. 또한, 슬러리 사용 시에는 과부족 부분이 생성되어 전자 부품에 조립될 때 단락되거나 전도 불량이 발생할 수 있다. 또한, 코팅 두께를 감소시킬 때에는 점성과 같은 다양한 조건에 따라 형성될 수 있는 코팅 두께의 하한이 있다. 또한, 두께 방향으로의 치수 변화를 수 퍼센트 이하로 낮추는 것은 어렵다. 이는 세라믹 그린 시트가 세라믹 슬러리를 사용하여 생산되는 경우이다.
인덕터의 형태로 전자 부품을 형성하도록 사용되는 세라믹 그린 시트의 경우에, 어떤 경우에는 침투 전극 등이 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 인덕터 부호의 전기 특성을 만들기 위해 침투 전극의 길이(또는 전극의 두께)를 정확하게 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 현재 전극의 두께는 세라믹 시트의 두께에 따라 결정되고, 일본 특허출원공개공보 제2003-48303호에 개시된 바와 같이 전극의 두께를 세라믹 그린 시트의 두께와 독립적으로 제어하기는 힘들다.
또한, 예컨대 인덕터 등이 제조될 때 평면 방향에 대해 복잡한 형상으로 전극 또는 다른 부분을 패터닝할 필요가 있다. 스크린 인쇄는 복잡한 패터닝에서 어느 정도의 정밀도를 달성할 수 있다. 그러나, 스크린 인쇄를 사용하여 전극부의 특성을 더욱 개선시키기는 어렵다. 또한, 전술한 바와 같이 전극 또는 다른 부분의 단면을 바람직한 형상으로 형성하는 것도 어렵다.
또한, 예컨대 인덕터 등이 제조될 때 적층의 정확도 및 부분들의 소형화 관점에서 동일한 단일 시트 내에 침투 전극 및 패턴 전극을 갖는 세라믹 그린 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 공정 단계의 개수를 감소시키고 인덕터의 특성을 강화시키는 관점에서, 가능하다면 절연기로 제조된 층의 국부 영역에 오목부 및 볼록부를 형성하고, 패턴 전극과 침투 전극을 형성하도록 다중 오목부에 전극 페이스트를 충전시키는 것이 바람직하다. 그러나, 종래의 기술로는 높은 정밀도로 그러한 오목부 및 볼록부를 형성하기가 어렵다.
본 발명은 전술한 배경과 문제점을 고려하여 이루어졌다. 본 발명은 목적은 표면 균일성의 변화 또는 세라믹 그린 시트나 전극층의 두께 변화를 감소시키고, 양호한 오목부와 볼록부를 갖는 시트 및 층을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 개선된 전기 특성을 갖는 전극부를 제공하기 위해 전술된 방법으로 다중층 세라믹 전극부의 전기 특성 변화를 감소시키는 것이다.
상기 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따르면, 노광 공정에 사용되는 광이 투과할 수 있는 부분을 갖고 시트가 형성될 부재의 전방측 표면에 특정 전기 특성을 갖는 파우더를 포함하고 광에 대해 감광성인 감광 재료를 부착하는 단계와, 광을 제1 패턴으로 형상화하여 소정의 제1 두께 내에서 감광 재료의 일부만이 노광을 견딜 수 있는 노광량으로 노광 공정을 수행하도록 전술한 부재의 배면으로부터 이러한 광으로 감광 재료를 조사하는 단계와, 광을 제2 패턴으로 형상화하여 소정의 제2 두께 내에서 감광 재료의 일부만이 노광을 견딜 수 있는 노광량으로 노광 공정을 수행하도록 전술한 부재의 배면으로부터 이러한 광으로 감광 재료를 조사하는 단계와, 노광 공정 후에 감광 재료 상에 현상 공정을 수행하는 단계를 포함하는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트를 제조하는 방법이 제공된다.
전술된 제조 방법에서, 전술된 부재의 배면측 표면의 전체 영역은 제1 패턴을 갖는 광으로 조사될 수 있다. 또한, 전술된 제조 방법에서, 광은 전술된 부재의 배면측 상에 배치된 마스크를 관통하여 소정으로 패턴으로 형상화될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 노광 공정에 사용된 광이 투과할 수 있는 부분을 갖고 시트가 형성될 부재의 전방측 표면에 특정 전기 특성을 갖는 파우더를 포함하고 광에 대해 감광성인 감광 재료를 부착하는 단 계와, 노광 공정 중 적어도 한 번은 노광량을 제어하면서 노광 공정을 여러 번 수행하도록 감광 재료를 배면측으로부터 광으로 조사하는 단계와, 노광 공정 후에 감광 재료 상에 현상 공정을 수행하는 단계를 포함한 노광 공정 및 현상 공정을 사용하는 세라믹 그린 시트 제조 방법이 제공되며, 감광 재료는 전술된 부재의 배면측으로부터 소정의 패턴을 갖는 광으로 조사된다.
전술된 제조 방법에서, 광은 전술된 부재의 배면측 상에 배치된 마스크를 관통함으로써 소정의 패턴으로 형상화되는 것이 바람직하다. 또한, 전술된 제조 방법에서, 현상 공정을 수행하여 생성된 세라믹 그린 시트 상의 오목부는 전기 전도성 재료로 충전하는 것이 바람직하다. 또한, 전술된 제조 방법에서, 전술된 부재의 전방측 표면에 감광 재료를 부착하는 단계 이전에 전술된 부재의 전방측 표면의 소정의 영역에서 광을 투과시키지 않는 재료로 구성된 광차단부를 형성하는 단계가 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 전술된 제조 방법에서, 세라믹 그린 시트를 전술된 부재의 표면으로부터 용이하게 해제시키기 위해 전술된 부재에 해제 처리를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 전술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는 방법은 세라믹 그린 시트를 제조하는 전술된 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조된 세라믹 그린 시트를 포함하는 복수의 세라믹 그린 시트를 적층하는 단계와, 적층 부재를 형성하기 위해 적층된 세라믹 그린 시트에 두께 방향으로 압력을 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라, 예컨대 코팅기 또는 스크린 인쇄를 사용하는 감광 재료를 적용하는 종래의 공정에 의해 형성된 층은 노광 및 현상을 통해 처리되어 그 위치, 형상 및 두께 변화를 감소시킬 수 있다. 또한, 오목부 및 볼록부를 갖는 복잡한 형상이 형성될 수 있다. 따라서, 종래의 대량 생산 공정에 본 발명에 따른 공정을 추가하는 것만으로 종래의 시트와 비교하여 더욱 복잡한 층 구조 및 개선된 품질을 갖는 다중층 전자 부품을 형성하는 데 사용되는 시트를 생산할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 층 두께를 제어하면서 동시에 패턴 형상 및 관통 구멍을 형성할 수 있다. 그 후에, 패턴 또는 관통 구멍을 포함하는 층을 형성할 때, 그 형상 및 두께에 대해 우수한 정밀도로 층을 형상화시키거나 처리할 수 있다. 따라서, 종래의 방법에서 보다 이상적인 형상에 가까운 형상을 갖는 다중층 전자 부품을 제조하는 데 사용되는 양호한 시트를 제조할 수 있다. 특히, 두께 변화가 ±2 내지 3 %이하인 약 30 ㎛의 패턴 폭을 갖는 시트를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 부품 제조 공정에 사용되는 시트(즉, 소위 세라믹 그린 시트)를 생산하는 방법의 실시예가 간단히 설명될 것이다. 본 실시예에서, 양호한 전기 특성을 갖는 파우더를 포함하는 감광 재료로 구성된 층이 이후에 설명될 노광 공정에 사용되는 자외선 광과 같은 광을 투과시킬 수 있는 기부 부재의 표면 상에 우선적으로 형성된다. 층을 구성하는 감광 재료는 자외선 광과 같은 전술된 광에 대해 감광성이다. 그 후에, 제1 패턴을 갖는 자외선 광 같은 광은 기부 부재의 배면에 조사되어 기부 부재 상의 감광 재료는 제1 두께(또는 깊이)까지 노광된다. 또한, 제2 패턴을 갖는 자외선 광과 같은 광은 기부 부재의 배면에 조사되어 감광 재료는 제2 두께(또는 깊이)까지 노광된다. 그 후에, 노광된 감광 재료는 현상 공정에서 노광된 후에 기부 부재가 감광 재료로부터 분리된다. 따라서, 양호한 형상 및 두께를 갖는 세라믹 그린 시트가 얻어진다.
이하에 설명될 실시예들에서, 자외선 광과 같은 광에 감광 재료는 두 번 노광된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 특징에 제한되지 않으며, 다른 마스크를 사용하여 추가의 노광이 수행될 수 있다. 이러한 실시예에 사용된 감광 재료가 자외선 광과 같은 광에 대해 감광성이지만, 사용되는 광은 특정한 광과 그 광에 대해 감광성인 재료가 조합되어 사용되는 한 자외선 광에 한정되지 않는다. 전술된 양호한 특성은, 예컨대 전기 전도성, 전기 유전율 및 저항을 포함한다. 감광 재료를 기부 부재에 부착하는 방법은, 예를 들어 코팅 또는 인쇄이지만, 이들에 한정되지는 않는다. 기부 부재의 예시는 광에 대해 투명한 PET 필름이다. 기부 부재 상에 형성된 층을 용이하게 제거하기 위한 제거 공정이 적용되는 부재가 기부 부재로 사용될 수 있다. 복수의 광전도층이 형성된 부재가 기부 부재로 사용될 수 있다. 자외선 광을 패터닝할 때, 소정의 패턴이 형성된 마스크는 자외선 광이 마스크를 통해 기부 부재의 배면에 조사되는 방식으로 사용될 수 있다. 소정의 패턴을 갖는 전술된 마스크가 기부 부재의 배면에 인접하여 접촉하는 것이 바람직하지만, 마스크는 노광 조건 또는 다른 조건에 따라 기부 부재의 배면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 감광층의 노광 공정에 사용되는 광은 기부 부재의 배면 상에 배치된 마스크를 통해 패터닝된다. 그러나, 마스크의 위치는 기부 부재의 배면에 한정되지는 않는다. 마스크와 동일한 기능을 하는 광차단부가 기부 부재 자체에 제공될 수 있다. 또한, 마스크와 동일한 기능을 하는 광차단층이 기부 부재의 배면측 표면에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 효과는 감광 재료의 기부 부재에 광을 패터닝하기 위한 구조물을 제공함으로써 구현될 수 있다. 또한, 패터닝된 광은 감광 재료를 위한 노광 공정을 수행하기 위해 소정의 패턴으로 레이저 광 등을 스캐닝하거나 패터닝될 수 있는 도트 매트릭스로 구성된 LED 패널과 같은 면적 광원을 사용함으로써 생성될 수 있다.
(제1 실시예)
본 발명의 제1 실시예에 따른 층 형성 방법이 도1에 도시된다. 도1은 공정의 다양한 단계에서 두께 방향을 따라 취해진 층들 또는 시트의 단면 형상을 도시한다. 본 실시예에 따른 방법은 특정 두께 및 형상을 갖는 절연층을 형성하기 위함이다. 본 실시예에 따른 방법에서, 양호한 전기 특성을 갖는 파우더를 포함한 감광층(3)은 코팅(단계1)에 의해 광투과성 필름(예컨대, PET 필름)으로 제조된 기부 부재(2) 상에 형성된다. 다음에, 단계2에서, 자외선 광과 같은 광이 기부 부재의 배면측에 조사되어 감광층(3)이 노광된다. 이러한 공정에서, 마스크(7)가 기부 부재(2)의 배면측 상에 배치되어 감광층(3)의 소정의 영역만이 노광될 것이다.
본 발명과 관련하여, 본 특허 출원의 출원인은 광투과성 부재(본 경우에는 기부 부재(2))의 표면으로부터 측정된 감광층(3) 내의 경화된 부분(또는 노광량)의 깊이가 노광 시에 자외선 광에 관련한 세기, 노광 시간 또는 다른 인자를 제어함으로써 제어될 수 있다는 사실을 발견하였다. 경화된 부분의 두께를 노광량으로 제 어하는 제어성을 확인하기 위해, 슬러리 내에 혼합된 세라믹 파우더의 비율, 파우더의 분산성, 파우더 입자의 평균 지름, 파우더의 투과율을 다양하게 변화시키고, 각각의 경우에 노광될 수 있는 슬러리의 두께를 측정한다.
세라믹 파우더 등과 감광 결합재가 혼합된(또는 반죽된) 재료가 광에 노광될 경우에, 세라믹 파우더 등이 존재하기 때문에 일반적으로 광의 산란이 발생하여 노광된 부분의 에지가 번지게된다는 것은 공지되어 있다. 본 발명의 출원인은 네가티브 타입(negative type) 결합재와 각각 0.1 ㎛, 0.8 ㎛, 0.6 ㎛, 0.4 ㎛ 및 0.2 ㎛의 상이한 입자 평균 직경을 갖는 티탄산염 바륨이 1대1의 체적 비율로 혼합된 혼합물을 준비하여, 노광 시간과 현상 후에 잔류하는 필름의 두께 사이의 관계를 조사했다. 결국, 잔류 필름의 두께가 수 미크론인 경우에, 특히 임의의 파우더에 대하여 두께가 약 10 ㎛ 이하인 경우에, 노광 시간과 얻어진 시트의 두께는 선형 관계가 있으며, 필름 평균 두께 값의 변화는 ±0.5 내지 2.0 %의 범위 내에 있다는 것이 확인되었다. 또한, 시트의 평탄도를 유지하기 위해서는 입자 직경이 작은 입자가 바람직하다고 할 수 있다. 이는 시트의 두께에 따라 다르며, 더 얇은 두께의 범위에서는 입자 직경이 중요한 인자이다. 특히, 시트 두께가 5 ㎛ 이하인 경우에는 입자 평균 직경이 0.8 ㎛ 이하인 티탄산염 바륨 파우더가 바람직하며, 0.2 ㎛ 이하인 티탄산염 바륨 파우더가 더욱 바람직하다. 다시 말하면, 완성된 시트 두께의 약 1/5 정도의 입자 평균 직경을 갖는 파우더를 포함한 슬러리를 사용함으로써 평탄한 시트가 얻어질 수 있다. 또한, 완성된 시트 두께의 약 1/20 정도의 입자 평균 직경을 갖는 파우더를 포함한 슬러리를 사용함으로써 (산술 평균 거칠기(Ra) 와 관련된) 표면 불균일성의 정도가 감소된 시트가 얻어질 수 있다. 여기서, 노광 시간은 광의 세기를 고려하여 노광량으로 해석될 수 있고, 결국 노광량과 잔류하는 필름의 두께는 선형 관계임을 보여준다. 따라서, 세라믹 파우더와 감광 결합재가 사용된 경우에는 전극의 두께를 포함하여 잔류 필름의 두께가 약 0.5 ㎛일 때 시트 표면의 정확한 시트 두께 및 평탄도를 유지할 수 있다. 광 투과 특성이 열등한 티탄산염 바륨의 경우와 관련하여 특정 조사에 대해 설명하였지만, 광 투과 성능이 우수한 소위 유리 세라믹 파우더, 광 흡수 특성을 갖는 페라이트 파우더 및 금속 파우더에 대해서도 조사하였다. 결과적으로, 요구되는 노광량은 다르지만 이러한 파우더들 또한 티탄산염 바륨과 유사한 특성을 보여준다. 따라서, 금속 또는 세라믹 파우더 및 감광 결합재가 혼합된 슬러리 사용 시에, 현상 후에 잔류하는 필름의 두께는 노광량을 조절함으로써 제어되며, 입자 평균 직경이 1.0 ㎛ 미만인 파우더가 사용된다면 표면 거칠기는 작게 형성될 수 있고 평균 필름 두께의 변화를 감소시킬 수 있는 제어 공정이 이루어질 수 있다. 또한, 위에서 언급한 시험이외의 시험으로, 조건이 만족된다면 현상 후에 잔류하는 필름 두께가 약 50 ㎛ 이하의 범위로 제어될 수 있음을 발견하였다. 이러한 관점에서, 본 실시예에서는 노광량은 도3의 t1으로 표시된 깊이(또는 두께)까지 노광이 이루어지도록 제어된다. 또한, 단계3에서, 양호한 전극 패턴(광투과부(8a))이 기부 부재(2)의 배면측 표면에 인접하여 접촉하여 배치되고 자외선 광이 마스크(8)를 통해 감광층(3)에 조사되어 감광층(3)이 더욱 노광된다. 또한, 단계3에서, 노광량은 감광층(3)이 도3의 t2로 표시된 두께까지 노광되도록 제어된다.
노광 후에, 노광되어 경화된 부분 이외의 감광층(3) 부분을 제거하기 위해 현상이 수행된다. 따라서, 도4에 도시된 바와 같이 특정 형상 및 두께를 갖는 오목부(4a)를 포함한 절연층(또는 유전체 층)(4)이 얻어진다. 이하에 설명되는 바와 같이, 기부 부재(2)는 기부 부재(2)와 절연층(4)으로 구성된 완성된 시트로부터 제거되거나, 추가의 층이 그 위에 형성된 후에 기부 부재(2)가 시트로부터 제거된다. 그 후에, 오목부(4a)는 전극 재료로 충전되고, 기부 부재(2)가 제거된 시트는 동일하거나 유사한 공정에 의해 제조된 다른 시트와 함께 적층되어, 여러 가지 공정이 수행된 후에 커패시터와 같은 다중층 전자 부품을 형성한다.
이러한 실시예에 따라, 경화된 부분의 두께(또는 깊이)를 제어하면서 경화된 부분의 표면을 균일하게, 또는 평탄하게 만들 수 있다. 기부 부재(2) 및 절연층(4)이 광에 대해 투명한 한, 이러한 실시예는 종래의 코팅 또는 스크린 인쇄 공정 전에 노광 공정 및 현상 공정을 추가하는 것만으로 수행될 수 있다.
본 실시예에서, 전극의 형상 또는 다른 인자들은 마스크 패턴 및 제어된 노광량에 의해 결정되고, 따라서 감광층은 존재하는 어떠한 공정에도 적용될 수 있다. 그러나, 현상 공정에서의 제거량을 감소시키기 위해서는 기부 부재(2) 상에 형성되는 감광층(3)의 두께 및 다른 인자가, 형성될 전극의 크기, 형상 및 두께에 인접한 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 존재하는 스크린 인쇄 공정 또는 블레이드를 사용하는 코팅 공정을 포함한 다양한 방법이 감광층(3) 형성 시에 사용될 수 있다. 본 실시예에서 기부 부재(2) 바로 위에 절연층(4)이 형성되지만, 광을 투과시킬 수 있는 다양한 층이 절연층(4)과 기부 부재(2) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예는 절연층(4)의 형성에 관한 것이지만, 파우더가 감광 재료에 포함될 때 전기 전도성을 갖는 파우더를 사용함으로써 오목부 및 볼록부를 갖는 전극층을 형성할 수도 있다. 단계2 및 단계3에 도시된 노광 공정을 수행하는 순서는 본 실시예와 관련된 설명에 한정되지 않으며, 그러한 공정을 수행하는 순서는 변할 수 있다.
(제2 실시예)
도2는 공정의 여러 가지 단계에서 두께 방향으로 취해진 층 또는 시트의 단면 구조를 도시하는 도1과 유사한 다이어그램이다. 이하에 참조될 다른 도면들도 공정의 여러 가지 단계에서 시트의 단면 구조를 도시한다. 본 실시예에서, 절연층(4)에 관통 구멍이 형성된다.
특히, 감광층(3)은, 예컨대 PET 필름으로 제조된 광투과성 기부 부재(2) 상에 형성된다(단계1). 다음으로, 단계2에서, 양호한 관통 구멍 패턴(9a)을 갖는 마스크(9)가 기부 부재(2)의 배면측 표면에 인접하여 접촉하도록 배치되고, 자외선 광은 그 배면측 상에 조사된다. 이렇게 함으로써, 노광량(또는 1회 노광량)은 감광층의 경화된 부분의 두께가 t1이 되는 방식으로 제어된다.
노광 후에, 마스크(9)는 소정의 전극 패턴(즉, 투과부(8a))이 형성된 마스크(8)로 교체된다. 마스크(8)는 기부 부재(2)의 배면측 표면에 인접하여 접촉하도록 배치된다. 마스크(8)의 전극 패턴은 마스크(9)의 관통 구멍 패턴에 중첩되는 방식으로 형성된다. 이러한 상태에서, 자외선 광은 마스크(8)를 통해 감광층(3)에 조사되어 감광층(3)이 더욱 노광된다(단계3). 또한, 단계3에서, 노광량은 감광층(3) 이 도3의 t2로 표시된 두께까지 노광되도록 제어된다. 노광 후에, 현상이 수행되어, 노광되어 경화된 부분 이외의 감광층(3) 부분이 제거된다. 따라서, 단계4에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(4b) 및 특정 형상과 두께를 갖는 오목부(4a)를 구비한 절연층(또는 유전체 층)(4)이 얻어진다. 단계2 및 단계3에 도시된 노광 공정의 수행 순서는 본 실시예와 관련된 설명에 한정되지 않으며, 그러한 공정들의 수행 순서는 변할 수 있다.
(제3 실시예)
도3에 도시된 실시예에서, 오목부(4a) 및 관통 구멍(4b)은 서로 독립적으로 절연층(4) 상에 형성된다. 본 실시예는 단계3에 사용된 마스크(11)가 제2 실시예와 다르다. 특히, 마스크(11)에서, 관통 구멍을 형성하는 패턴 및 전극을 형성하는 패턴은 중첩되지 않고 서로 독립적으로 형성된다. 오목부(4a)와 관통 구멍(4b)은 마스크(9) 및 마스크(11)를 함께 사용하여 절연층(4)에 서로 독립적으로 형성된다. 단계2 및 단계3에 도시된 노광 공정의 수행 순서는 본 실시예와 관련된 설명에 한정되지 않으며, 그러한 공정들의 수행 순서는 변할 수 있다.
본 실시예를 수행함으로써, 감광 재료가 단순히 기부 부재의 표면 등을 노광되지 않도록 기부 부재의 표면 상에 인가될 때 발생하는 침하 또는 재료 과다와 같은 양호하지 않은 부분을 제거할 수 있다. 또한, 인가된 감광 재료층을 얇게 만들 필요가 없으므로 재료 부족부가 생성되지 않을 것이다. 또한, 본 발명에 따르면, 노광량을 제어함으로써 잔류층의 두께를 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, 예컨대 두께의 변화를 ±2 내지 3 % 이하로 감소시키면서 0.5 ㎛ 미만의 두께를 갖는 층을 형성할 수 있다. 또한, 노광 및 현상에 의해 얻어진 패턴 형상의 에지 부분을 더욱 정사각형 형상이 되도록 만들 수 있다. 따라서, 소정의 값 미만의 시트를 적층하여 생산된 전극부의 전기 특성을 다양하게 만들 수 있다.
(본 발명에 따른 시트를 사용하는 전자 부품 제조 공정의 예시)
이하에서, 본 발명에 따른 전술된 시트 형성 방법에 의해 생산된 시트를 사용하여 전자 부품을 제조하는 공정에 대해 설명한다. 공정의 설명을 참조하여, 도4 내지 도7은 측면에서 관측할 때 두께 방향으로 취해진 시트 또는 적층된 시트들의 단면을 도시한다. 도4 내지 도5는 다중층 세라믹 커패시터 제조 공정의 여러 가지 단계를 도시한다. 도6은 다중층 세라믹 인덕터 제조 공정의 여러 가지 단계를 도시한다. 도7은 좀 더 복잡한 회로 구조를 갖는 전자 부품 제조 공정을 도시한다.
도4는 제1 실시예에 따른 방법에 의해 생산된 절연층(4)을 포함하는 시트를 사용하여 세라믹 커패시터를 생산하는 제조 공정의 예시를 도시한다. 이러한 제조 공정에서, 우선 기부 부재(2) 상에 형성된 절연층(4)의 오목부(4a)가 예컨대 스크린 인쇄에 의해 전극 재료(10)로 충전된다(단계1). 다음에, 기부 부재(2)가 전극 재료(10)로 충전된 절연층으로부터 분리되어 제거된다(단계2). 그 후에, 이러한 방법으로 생산된 전극을 갖는 소정의 개수(도3에 도시된 예시에서는 3개)의 세라믹 그린 시트(14)가 적층된다(단계3).
시트들이 서로 가압 적층되도록 적층된 시트에 두께 방향으로 압력이 인가된다. 이러한 압력으로 세라믹 커패시터의 주요 부분이 형성된다. 이러한 제조 공 정에서, 전극 재료(10)는 전극 재료(10)의 표면이 오목부의 표면과 대체로 평탄해지도록 오목부(4a)에 충전된다. 따라서, 커패시터 제조에 사용되는 세라믹 그린 시트(14)의 두께는 대체로 그 전체 영역에 걸쳐 균일하다.
따라서, 작은 부하 압력으로 형상화된 상태를 잘 보존할 수 있는 적층 부재가 얻어질 수 있다. 그러한 적층 부재는 특정 크기로 절단되고 베이킹되어 양호한 다중층 세라믹 커패시터가 생산된다. 본 발명에 따른 방법으로 생성되어 표면 균일성, 형상 및 두께의 변화가 감소된 절연층(4)을 사용하여, 종래의 다중층 세라믹 커패시터와 비교할 때 소정의 전기 특성의 변화가 작은 다중층 세라믹 커패시터를 생산할 수 있다.
전술된 공정에서 오목부(4a)는 스크린 인쇄를 사용하여 전극 재료(10)로 충전되지만, 커패시터를 생산하는 세라믹 그린 시트는 제1 실시예에 따른 방법에 의해 생산된 시트와 제1 실시예의 감광 재료(3)를 위한 전기 전도성 재료를 사용하여 얻어진 전극을 조합하여 형성될 수 있다. 세라믹 그린 시트(14)가 이러한 방법으로 생산될 경우에, 시트의 두께 균일성은 더욱 강화될 수 있다.
도6은 제2 실시예에 따른 방법에 의해 생산된 절연층(4)을 포함하는 시트를 사용하여 세라믹 인덕터를 생산하는 제조 공정의 예시를 도시한다. 이러한 제조 공정에서, 기부 부재(2) 상에 형성된 절연층(4)의 오목부(4a)와 관통 구멍(4b)은 예컨대 스크린 인쇄에 의해 전기 재료(10)로 충전된다(단계1). 다음에, 기부 부재(2)는 내부 전극(10a) 및 전극 재료(10)로 충전되어 생성된 관통 전극(10b)을 갖는 절연층(4)으로부터 분리되어 제거된다(단계2). 그 후에, 이러한 방식으로 생성된 전극(10a, 10b)을 갖는 소정의 개수(도6에 도시된 예시에서는 3개)의 세라믹 그린 시트(16)가 적층된다(단계3).
시트들을 서로 가압 접촉하도록 적층된 시트에 두께 방향으로 압력이 인가된다. 이러한 가압 공정으로 세라믹 인덕터의 주요 부분이 형성된다. 이러한 제조 공정에서, 전극 재료(10)는 전극 재료(10)의 표면이 오목부의 표면과 대체로 평탄해지도록 오목부(4a)와 관통 구멍(4b)을 충전시킨다. 따라서, 인덕터 제조에 사용되는 세라믹 그린 시트(16)의 두께는 그 전체 영역에 걸쳐 대체로 균일하다.
따라서, 작은 부하 압력으로도 형상화된 상태를 잘 보존할 수 있는 적층 부재를 얻을 수 있다. 이러한 적층된 부재는 특정 크기로 절단되고 베이킹되어 양호한 다중층 세라믹 인덕터가 생산된다. 본 발명에 따른 방법에 의해 표면 균일성, 형상 및 두께 변화가 감소된 절연층(4)을 사용함으로서, 종래의 다중층 세라믹 인덕터와 비교할 때 소정의 전기 특성의 변화가 작은 다중층 세라믹 인덕터를 생산할 수 있다. 전술된 공정과 관련하여, 인덕터 제조에 사용되는 세라믹 그린 시트는 도5에 도시된 공정에 의해 형성될 수 있다.
패턴 전극 또는 본 발명의 방법에 의해 생산된 다른 부분의 단면은 종래의 방법에 의해 생산된 것에 비해 양호한 정사각형 형상을 가지므로, 소정의 값으로부터 인덕터의 저항의 변화 감소 또는 DC 저항 감소와 같은 유리한 효과가 구현된다.
도6의 단계1에 도시된 시트는 도8에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법으로 생산될 수 있다. 도8은 전술된 다른 도면들의 경우와 같이, 시트 및 전술된 실시예와 관련하여 도시된 구조의 부분과 유사한 부분을 동일한 도면 부호로 나타낸 단면도를 도시한다. 본 실시예의 공정의 단계1에서, 감광층(3)은 기부 부재(2)의 상부 표면에 형성되고, 전극 재료로 만들어진 광차단층(5)은 기부 부재(2) 상의 소정의 위치에 형성된다. 시트는 도1에 도시된 공정의 (도8에서의 단계2 내지 단계4에 대응하는) 단계2 내지 단계4의 상태에 있다. 따라서, 광차단층(5) 및 연결된 공동(4a)을 갖는 시트가 생성된다. 오목부(4a)는 소정의 공정에 의해 전극 재료(10)로 충전되어 내부 전극(10a)이 광차단층(5)과 연결되도록 형성된다. 기부 부재(2)는 전극 재료(10)로 충전된 후에 시트로부터 분리되어 제거된다. 따라서, 도6에 도시된 인덕터를 형성하는데 사용되는 시트가 얻어진다. 이러한 방법에 따르면, 층들 사이의 연결을 가능하게 하기 위해 높은 종횡비를 갖는 관통 전극이 먼저 형성되기 때문에, 관통 전극의 형상이 안정한지, 또는 전극들이 신뢰성 있게 연결될 수 있는지 등의 유리한 효과가 고려된다.
도7은 좀 더 복잡한 회로 구조를 갖는 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는 공정을 도시한다. 도7에 도시된 세라믹 그린 시트(18)는 내부 전극(10a)과 관통 전극(10b)을 서로 독립적으로 형성하기 위해 스크린 인쇄에 의한 전극 재료를 사용하는 제3 실시예에 따른 방법으로 형성된 절연층(4)을 충전시킴으로써 생산된다. 세라믹 그린 시트(19)는 절연층(4c) 및 전극(10c)으로 구성된다. 세라믹 그린 시트(20)는 절연층(4d) 및 전극(10d)으로 구성된다. 관통 전극(10b)은 세라믹 그린 시트(18)의 상부 및 바닥부에 배치된 세라믹 그린 시트(19)의 내부 전극(10d)과 내부 전극(10c)을 연결하기 위해 제공된다. 내부 전극(10a)은 하부 시트(20)의 내부 전극(10d)으로부터 절연되고, 상부 시트(19)의 내부 전극(10c)과는 연결된다. 본 발명에 따른 방법에 의해 생산된 시트를 사용함으로써, 전술된 구조를 갖는 전자 부품이 용이하게 제조될 수 있다.
도7에 도시된 시트(18)는 도9에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법에 의해 생산될 수 있다. 도9는 전술된 다른 도면의 경우와 같이, 시트의 단면을 도시하며, 전술된 설명과 관련하여 도시된 구조와 유사한 도9의 부분은 동일한 도면 부호로 나타낸다. 이러한 실시예의 공정의 단계1에서, 감광층(3)은 기부 부재(2)의 상부 표면 상에 형성되고, 전극 재료로 제조된 광차단층(5)은 기부 부재(2) 상의 소정의 위치에 형성된다. 그러한 시트는 도2의 공정의 (도9의 단계2 내지 단계4에 대응하는) 단계2 내지 단계4의 상태에 있다. 따라서, 오목부(4a)를 갖는 시트가 생성된다. 오목부(4a)는 소정의 공정에 의해 전극 재료(10)로 충전되어 내부 전극(10a)이 형성된다. 기부 부재(2)는 전극 재료(10)로 충전된 후에 시트로부터 분리되어 제거된다. 따라서, 단계6에 도시된 전자 부품을 형성하는데 사용되는 시트가 얻어진다. 이러한 방법에 따르면, 층들 사이의 연결을 가능하게 하기 위해 높은 종횡비를 갖는 관통 전극이 먼저 형성되기 때문에, 관통 전극의 형상이 안정한지, 또는 전극들이 신뢰성 있게 연결될 수 있는지 등의 유리한 효과가 고려된다.
본 출원은 2003년 9월 10일에 출원된 일본 특허 출원 제2003-317923호를 우선권으로 주장하며, 이 문헌은 참고 문헌으로 본 명세서에 참조되었다.
본 발명에 따르면, 표면 균일성의 변화 또는 세라믹 그린 시트나 전극층의 두께 변화를 감소시키고, 양호한 오목부와 볼록부를 갖는 시트 및 층을 형성하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 개선된 전기 특성을 갖는 전극부를 제공하기 위해 전술된 방법으로 다중층 세라믹 전극부의 전기 특성 변화를 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 노광 공정 및 현상 공정을 사용하여 세라믹 그린 시트를 제조하는 방법이며,
    특정 전기 특성을 갖는 파우더를 포함한 감광 재료를 상기 노광 공정에 사용되는 광을 투과시킬 수 있는 부분을 갖는 부재의 전방측 표면에 부착하는 단계와,
    상기 광을 제1 패턴으로 형상화하고, 제1 두께 내의 상기 감광 재료의 일부만이 노광을 견디는 노광량으로 상기 노광 공정을 수행하도록 상기 부재의 배면측으로부터 상기 감광 재료에 광을 조사하는 단계와,
    상기 광을 제2 패턴으로 형상화하고, 제2 두께 내의 상기 감광 재료의 일부만이 노광을 견디는 노광량으로 상기 노광 공정을 수행하도록 상기 부재의 배면측으로부터 상기 감광 재료에 광을 조사하는 단계와,
    상기 노광 공정 후에 상기 감광 재료 상에 상기 현상 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 감광 재료는 상기 광에 대해 감광성이고 상기 전방측 표면은 시트가 형성될 표면인 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  2. 노광 공정 및 현상 공정을 사용하여 세라믹 그린 시트를 제조하는 방법이며,
    특정 전기 특성을 갖는 파우더를 포함한 감광 재료를 상기 노광 공정에 사용되는 광을 투과시킬 수 있는 부분을 갖는 부재의 전방측 표면에 부착하는 단계와,
    노광량을 제어하면서 상기 노광 공정을 여러 번 수행하도록 상기 광을 상기 부재의 배면측으로부터 상기 감광 재료에 조사하는 단계와,
    상기 노광 공정 후에 상기 감광 재료 상에 상기 현상 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 감광 재료는 상기 광에 대해 감광성이고 상기 전방측 표면은 시트가 형성될 표면이고,
    상기 노광 공정 중 적어도 한번은 상기 감광 재료가 상기 부재의 배면측으로부터 미리 설정된 패턴을 갖는 광으로 조사되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광은 상기 부재의 배면측 상에 배치된 마스크를 관통하여 미리 설정된 패턴으로 형상화되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 현상 공정을 수행하여 생산된 세라믹 그린 시트 상의 오목부는 전기 전도성 재료로 충전되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 감광 재료를 상기 부재의 전방측 표면에 부착하는 상기 단계 이전에, 상기 부재의 전방측 표면의 미리 설정된 영역에 상기 광을 투과시키지 않는 재료로 구성된 광차단부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 부재의 표면에서 상기 세라믹 그린 시트를 용이하게 해제하기 위해 상기 부재에 해제 처리가 적용되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 현상 공정을 수행하여 생산된 세라믹 그린 시트 상의 오목부는 전기 전도성 재료로 충전되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 감광 재료를 상기 부재의 전방측 표면에 부착하는 상기 단계 이전에, 상기 부재의 전방측 표면의 미리 설정된 영역에 상기 광을 투과시키지 않는 재료로 구성된 광차단부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 부재의 표면에서 상기 세라믹 그린 시트를 용이하게 해제하기 위해 상기 부재에 해제 처리가 적용되는 노광 공정 및 현상 공정을 사용한 세라믹 그린 시트 제조 방법.
  10. 다중층 세라믹 전자 부품을 제조하는 방법이며,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 세라믹 그린 시트 제조 방법에 의해 생산된 세라믹 그린 시트를 포함한 복수의 세라믹 그린 시트를 적층하는 단계와,
    적층 부재를 형성하도록 적층된 세라믹 그린 시트에 그 두께 방향으로 압력을 인가하는 단계를 포함하는 다중층 세라믹 전자부품 제조 방법.
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